JP7351518B2 - LED drive circuit, LED lighting system, and LED drive method - Google Patents

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本発明は、LED駆動回路、LED照明システム及びLED駆動方法に係り、より詳細には、LED素子の温度補償を行うことができるLED駆動回路、LED照明システム及びLED駆動方法に関する。 The present invention relates to an LED driving circuit, an LED lighting system, and an LED driving method, and more particularly to an LED driving circuit, an LED lighting system, and an LED driving method that can perform temperature compensation of an LED element.

近年、LED(light emitting diode:発光ダイオード)素子を光源として使用した種々の照明装置が普及している。LED素子には、ハロゲンランプ等の従来の電球と比較して、発熱量及び消費電力が格段に少ないという利点があるため、舞台やスタジオで使用される演出用の照明装置(即ち、ステージ照明用の照明装置)のように高輝度の照明光が要求される照明装置においても、ハロゲンランプ等の電球に代わり、LED素子が光源として使用されるようになってきている。 In recent years, various lighting devices using LED (light emitting diode) elements as light sources have become popular. Compared to conventional light bulbs such as halogen lamps, LED elements have the advantage of significantly lower heat generation and power consumption. Even in lighting devices that require high-intensity illumination light, such as the lighting devices of 2007, LED elements are increasingly being used as light sources instead of light bulbs such as halogen lamps.

舞台等の演出用の照明装置は、照明光の明るさを変化させることが多く、コンソールから照明装置に入力されるDMX(Digital Multiplex)信号のような調光信号のレベルに対するLED素子の明るさ(相対光度)は調光カーブで表される。コンソールの操作者が意図したとおりの演出照明を実現するために、演出用の照明装置には調光カーブの正確な再現性が要求される。
一般に、相対光度が高い場合には、明るさが多少変化しても人間の目ではほとんど認識されないが、相対光度が低い場合には、明るさの僅かな変化であっても人間の目で認識される。その結果、舞台等の演出においては、スポットライト等によりフェードインする際の点灯開始時の明るさや、フェードアウトする際の消灯直前の明るさが、重要な演出効果を有する。このため、演出用の照明装置では、特に、フェードインの点灯開始点(フェードアウトの消灯点)を含む、調光カーブの点灯開始点付近、即ち、LED素子が最小光度で発光する領域において、調光カーブの正確な再現性が要求される。
Lighting systems for performances on stages and the like often change the brightness of the illumination light, and the brightness of the LED elements depends on the level of a dimming signal such as a DMX (Digital Multiplex) signal input from the console to the lighting system. (Relative luminous intensity) is expressed by a dimming curve. In order to realize the performance lighting as intended by the console operator, the performance lighting system is required to have accurate reproducibility of the dimming curve.
In general, when the relative luminosity is high, even slight changes in brightness are hardly noticeable to the human eye, but when the relative luminosity is low, even slight changes in brightness are perceived by the human eye. be done. As a result, in production on a stage or the like, the brightness at the start of lighting when a spotlight or the like fades in, and the brightness just before turning off when fading out, have important production effects. For this reason, in a lighting device for a performance, especially in the vicinity of the lighting start point of the dimming curve, including the lighting start point of fade-in (light-out point of fade-out), in other words, in the area where the LED element emits light at the minimum luminous intensity, Accurate reproducibility of the light curve is required.

このため、演出用の照明装置では、調光カーブの点灯開始点の調光信号のレベルに対する照明の明るさが厳密に初期設定される。このとき、フェードインする際の点灯開始点の照明の明るさ(即ち、フェードアウトする際の消灯直前の照明の明るさ)が暗いほど、フェードイン及びフェードアウトが円滑に行えるため、点灯開始点の調光信号のレベルに対応する明るさができるだけ暗くなるように、点灯開始時のLEDの直流駆動電流は、LED素子の順方向電圧を超えかつ順方向電圧にできるだけ近くなるように設定される。 For this reason, in a lighting device for performance, the brightness of the lighting is strictly initialized with respect to the level of the dimming signal at the lighting start point of the dimming curve. At this time, the darker the brightness of the lighting at the lighting start point when fading in (that is, the brightness of the lighting just before turning off when fading out), the smoother the fade in and fade out can be, so the adjustment of the lighting start point can be performed smoothly. In order to make the brightness corresponding to the level of the optical signal as dark as possible, the DC drive current of the LED at the start of lighting is set to exceed the forward voltage of the LED element and be as close to the forward voltage as possible.

特開2007-201473号公報Japanese Patent Application Publication No. 2007-201473

ところが、LED素子の相対光度(明るさ)は一般に負の温度特性(負の温度係数)を有し、LED素子の温度が低下するほど相対光度が上昇し、一方、LED素子の温度が上昇するほど相対光度が低下する。その結果、LED素子を使用した演出用の照明装置においても、周囲温度によりLED素子の相対光度が変動する。
例えば、演出照明時の温度が初期設定時の温度よりも低い場合には、LED素子の相対光度が初期設定時よりも上昇し、LED駆動電流が同じ場合、調光信号のレベルに対するLED素子の明るさ(相対光度)が明るくなる。反対に、演出照明時の温度が初期設定時の温度よりも高い場合には、LED素子の相対光度が初期設定時よりも低下し、LED駆動電流が同じ場合、調光信号のレベルに対するLED素子の明るさが暗くなる。
However, the relative luminous intensity (brightness) of an LED element generally has a negative temperature characteristic (negative temperature coefficient), and as the temperature of the LED element decreases, the relative luminous intensity increases; The relative luminosity decreases as the temperature increases. As a result, even in a production lighting device using LED elements, the relative luminous intensity of the LED elements varies depending on the ambient temperature.
For example, if the temperature during performance lighting is lower than the temperature at the initial setting, the relative luminous intensity of the LED element will increase compared to the initial setting, and if the LED drive current is the same, the LED element's The brightness (relative luminosity) becomes brighter. On the other hand, if the temperature during stage lighting is higher than the temperature at the initial setting, the relative luminous intensity of the LED element will be lower than at the initial setting. The brightness becomes darker.

特に、フェードインする際の点灯開始時(フェードアウトする際の消灯直前)は、照明が暗いため、明るさの僅かな違いであっても認識されてしまう。その結果、温度変化により、点灯開始時の照明の明るさが初期設定時のものと異なると、演出効果に大きく影響する。さらに、夏季など、演出照明時の温度が初期設定時の温度よりも高い場合には、相対光度が低下する結果、DMX信号レベルを点灯開始の初期設定レベルまで上げてもLED素子が点灯しない事態も発生しうる。
その結果、LED素子の温度特性のために、フェードインの点灯開始時やフェードアウトの消灯時のような、調光カーブの点灯開始点付近において、コンソールの操作者が意図したとおりの演出照明を実現することが困難となるおそれがあった。
In particular, since the illumination is dark at the start of lighting when fading in (immediately before turning off when fading out), even a slight difference in brightness will be recognized. As a result, if the brightness of the lighting at the start of lighting differs from that at the initial setting due to temperature changes, the performance effect will be greatly affected. Furthermore, if the temperature during the performance lighting is higher than the temperature at the initial setting, such as during summer, the relative luminance will decrease, resulting in the LED element not lighting up even if the DMX signal level is raised to the initial setting level for starting lighting. can also occur.
As a result, due to the temperature characteristics of the LED elements, the lighting that is intended by the console operator can be achieved near the lighting start point of the dimming curve, such as at the start of a fade-in or fade-out. There was a risk that it would be difficult to do so.

ここで、上記の特許文献1には、LCD(liquid crystal display:液晶ディスプレイ)バックライトに利用可能なカラーLEDの温度変化による特性変動を補償するためにNTC(negative temperature coefficient)サーミスタをLED素子に直列に接続したカラーLED駆動回路が記載されている。そこで、LED素子を使用した演出用の照明装置においても、照明装置のLED駆動回路において、LED素子にNTCサーミスタを直列に接続することによって、調光カーブを温度補償することが考えられる。 Here, in the above-mentioned Patent Document 1, in order to compensate for characteristic fluctuations due to temperature changes of color LEDs that can be used in LCD (liquid crystal display) backlights, an NTC (negative temperature coefficient) thermistor is attached to the LED element. Color LED drive circuits connected in series are described. Therefore, even in a lighting device for performance using LED elements, it may be possible to temperature-compensate the dimming curve by connecting an NTC thermistor in series with the LED element in the LED drive circuit of the lighting device.

しかしながら、劇場やホールといった施設では、施設ごとに温度環境が異なるうえ、個々のLED素子の順方向電圧及びその温度特性にばらつきがあるため、演出用の照明装置では、いわゆる現場合わせが必要となり、単に工場などで出荷前にLED素子にサーモスタットを直列接続しただけでは、舞台演出上の実用に耐える調光カーブの再現性、特に、点灯開始点付近の調光カーブの高い再現性を実現することが困難であった。 However, in facilities such as theaters and halls, the temperature environment differs depending on the facility, and the forward voltage and temperature characteristics of individual LED elements vary, so lighting equipment for performances requires so-called on-site adjustment. Simply connecting a thermostat to the LED element in series before shipping at a factory or the like cannot achieve the reproducibility of a dimming curve that is practical for stage production, especially the high reproducibility of the dimming curve near the lighting start point. was difficult.

また、光源にLED素子を使用した照明装置を調光するにあたっては、一般に、LED素子の明滅をPWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)制御している。
しかしながら、演出用の照明装置の大電流・高輝度LED素子をPWM制御によって明滅させると、LED素子の明滅周波数が十分に高速でないとちらつきを感じることがあり、そのうえ、高精度に電流を調整できないという問題があった。
Furthermore, when dimming a lighting device using an LED element as a light source, the blinking of the LED element is generally controlled by PWM (Pulse Width Modulation).
However, when high-current, high-brightness LED elements of lighting equipment for performances are made to flicker using PWM control, flickering may occur if the blinking frequency of the LED elements is not fast enough, and furthermore, the current cannot be adjusted with high precision. There was a problem.

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、高精度に電流を調整した調光が可能であり、かつ、点灯開始点付近でのLED素子の明るさを温度補償して、点灯開始点付近での調光カーブの高い再現性の実現を図ることができるLED駆動回路、LED照明システム及びLED駆動方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to perform dimming by adjusting the current with high precision, and also temperature-compensates the brightness of the LED element near the lighting starting point. It is an object of the present invention to provide an LED drive circuit, an LED lighting system, and an LED drive method that can achieve high reproducibility of dimming curves in the vicinity.

上記の目的を達成するため、本発明のLED駆動回路は、直流定電圧が印加されたLED素子を流れる直流駆動電流を調節することによって、前記LED素子を調光するLED駆動回路であって、外部から入力される調光信号のレベルに対応する制御電圧値を生成する制御電圧生成部と、前記制御電圧値に応じて前記直流駆動電流を制御する電流制御部と、前記LED素子の相対光度の温度特性と正負が同じ温度特性を有し、前記LED素子の周囲温度に対応した温度電圧値を出力する温度出力部と、前記LED素子の点灯開始点の調光信号のレベルに対応する前記制御電圧値として前記制御電圧生成部において初期設定された初期制御電圧値と、初期設定時に前記温度出力部から前記温度電圧値として出力された初期温度電圧値とを加算して、基準電圧値を生成する第1加算部と、初期設定後、次に前記LED素子を点灯する際に、前記初期制御電圧値と、前記温度出力部から前記温度電圧値として出力された、現在の前記LED素子の周囲温度に対応した現在温度電圧値とを加算して、加算電圧値を生成する第2加算部と、前記基準電圧値と前記加算電圧値とを比較する比較部と、を備え、前記制御電圧生成部は、前記比較部による比較結果に基づいて、前記加算電圧値が前記基準電圧値に近づくように、前初期制御電圧値を補正して補 正制御電圧値を生成し、前記第2加算部は、前記補正制御電圧値と前記現在温度電圧値と を加算して、補正加算電圧値を生成し、前記比較部は、前記基準電圧値と前記補正加算電 圧値とを比較し、前記補正加算電圧値が前記基準電圧値に近づくまで、前記制御電圧生成 部が前記補正制御電圧値を生成し、前記第2加算部が前記補正加算電圧値を生成し、前記 比較部が前記基準電圧値と前記補正加算電圧値とを比較することを繰り返すことを特徴としている。In order to achieve the above object, the LED drive circuit of the present invention is an LED drive circuit that dims the LED element by adjusting the DC drive current flowing through the LED element to which a constant DC voltage is applied, a control voltage generation unit that generates a control voltage value corresponding to the level of a dimming signal input from the outside; a current control unit that controls the DC drive current according to the control voltage value; and a relative luminous intensity of the LED element. a temperature output section that has the same positive and negative temperature characteristics as the temperature characteristics of the LED element and outputs a temperature voltage value corresponding to the ambient temperature of the LED element; A reference voltage value is determined by adding an initial control voltage value initialized as a control voltage value in the control voltage generating section and an initial temperature voltage value outputted as the temperature voltage value from the temperature output section at the time of initial setting. a first addition unit that generates the initial control voltage value and the current temperature voltage value of the LED element outputted from the temperature output unit as the temperature voltage value when the LED element is next turned on after initial setting; a second addition section that generates an addition voltage value by adding the current temperature voltage value corresponding to the ambient temperature of the second addition section; and a comparison section that compares the reference voltage value and the addition voltage value; The control voltage generation unit generates a corrected control voltage value by correcting the initial control voltage value based on the comparison result by the comparison unit so that the added voltage value approaches the reference voltage value, and The second addition section adds the correction control voltage value and the current temperature voltage value to generate a correction addition voltage value, and the comparison section compares the reference voltage value and the correction addition voltage value. The control voltage generation section generates the correction control voltage value until the correction addition voltage value approaches the reference voltage value, the second addition section generates the correction addition voltage value, and the comparison section generates the correction addition voltage value. The method is characterized in that the comparison between the reference voltage value and the corrected addition voltage value is repeated .

また、本発明のLED照明システムは、本発明のLED駆動回路と前記LED駆動回路によって駆動されるLED素子とを備えたLED照明装置と、前記LED照明装置に前記調光信号を入力する操作部と、を備えたことを特徴とする。 Further, the LED lighting system of the present invention includes an LED lighting device including an LED drive circuit of the present invention and an LED element driven by the LED drive circuit, and an operation unit that inputs the dimming signal to the LED lighting device. It is characterized by having the following.

また、本発明のLED駆動方法は、調光信号のレベルに対応する制御電圧値を生成し、直流定電圧が印加されたLED素子を流れる直流駆動電流を前記制御電圧値に応じて制御することによって、前記LED素子を調光するLED駆動方法であって、前記調光信号のレベルに対応する前記制御電圧値を初期設定する初期設定工程と、初期設定後、次に前記LED素子を点灯する際に、前記調光信号のレベルに対する前記制御電圧値を現在の前記LED素子の周囲温度に応じて補正する温度補償工程と、を有し、前記初期設定工程は、前記LED素子の点灯開始時の調光信号のレベルに対応する初期制御電圧値を設定する工程と、前記初期制御電圧値と、前記LED素子の相対光度の温度特性と正負が同じ温度特性を有する温度出力部から出力された、初期設定時の前記LED素子の周囲温度に対応した初期温度電圧値とを加算して、基準電圧値を生成する工程と、を有し、前記温度補償工程は、(a)前記初期制御電圧値と、前記温度出力部から出力された、前記LED素子の周囲温度に対応した現在温度電圧値とを加算して、加算電圧値を生成する工程と、(b)前記基準電圧値と前記加算電圧値とを比較する工程と、(c)前記加算電圧値が前記基準電圧値に近づくように、前初期制御電圧値を補正して補正制御電圧値を生成する工程と、(d)前記補正制御電圧値と前記現在温度電圧値とを加算して、補正加算電圧値を生成する 工程と、(e)前記基準電圧値と前記補正加算電圧値とを比較する工程と、(f)前記補 正加算電圧値が前記基準電圧値に近づくまで、前記(c)~(e)の工程を繰り返す工程 と、を有することを特徴としている。Further, the LED driving method of the present invention includes generating a control voltage value corresponding to the level of the dimming signal, and controlling the DC drive current flowing through the LED element to which the DC constant voltage is applied in accordance with the control voltage value. An LED driving method for dimming the LED element, the method includes an initial setting step of initially setting the control voltage value corresponding to the level of the dimming signal, and after the initial setting, lighting the LED element. and a temperature compensation step of correcting the control voltage value for the level of the dimming signal according to the current ambient temperature of the LED element, and the initial setting step is performed when the LED element starts lighting. a step of setting an initial control voltage value corresponding to a level of a dimming signal; and a step of setting an initial control voltage value corresponding to a level of a dimming signal, and outputting the initial control voltage value from a temperature output section having a temperature characteristic having the same polarity as a temperature characteristic of the relative luminous intensity of the LED element. , a step of generating a reference voltage value by adding an initial temperature voltage value corresponding to the ambient temperature of the LED element at the time of initial setting, and the temperature compensation step includes: (a) adding the initial temperature voltage value corresponding to the ambient temperature of the LED element at the time of initial setting; (b) adding the reference voltage value and the current temperature voltage value corresponding to the ambient temperature of the LED element output from the temperature output unit to generate an addition voltage value; (b) adding the reference voltage value and the addition; (c) correcting the initial control voltage value to generate a corrected control voltage value so that the added voltage value approaches the reference voltage value; (d) generating the corrected control voltage value; a step of adding the corrected control voltage value and the current temperature voltage value to generate a corrected additional voltage value; (e) comparing the reference voltage value and the corrected additional voltage value; (f) the step of The method is characterized by the step of repeating the steps (c) to (e) until the corrected addition voltage value approaches the reference voltage value .

本発明のLED駆動回路、LED照明システム及びLED駆動方法では、LED素子に直流定電圧を印加しておき、LED素子を流れる直流駆動電流の大きさを制御電圧値に応じて制御することによって、LED素子を調光する。これにより、LED素子が直接PWM制御されて明滅する場合とは異なり、LED素子をフリッカフリーで(即ち、フリッカー現象が発生することなく)調光することができる。 In the LED drive circuit, LED lighting system, and LED drive method of the present invention, a constant DC voltage is applied to the LED element, and the magnitude of the DC drive current flowing through the LED element is controlled according to the control voltage value. Dimming the LED element. Accordingly, unlike the case where the LED element flickers under direct PWM control, the LED element can be dimmed in a flicker-free manner (that is, without any flicker phenomenon occurring).

さらに、本発明では、LED素子の相対光度の温度特性と正負が同じ温度特性を有する温度出力部から出力される、LED素子の周囲温度に対応した温度電圧値を利用する。
そして、本発明では、点灯開始領域の調光カーブの正確な再現を実現するにあたって、単にLED素子の温度特性をサーミスタ等で直接相殺して温度補償するのではなく、初期設定時の初期温度電圧値と初期設定されたLED素子の点灯開始時の調光信号のレベルに対応する初期制御電圧値とを加算した基準電圧値に、現在の温度電圧値と点灯開始時の制御電圧値とを加算した加算電圧値が近づくように、制御電圧値を補正する。理想的には、加算電圧値が基準電圧値と一致するように制御電圧値を補正する。
Furthermore, in the present invention, a temperature voltage value corresponding to the ambient temperature of the LED element is used, which is output from a temperature output section having a temperature characteristic having the same polarity as the temperature characteristic of the relative luminous intensity of the LED element.
In order to accurately reproduce the dimming curve in the lighting start region, the present invention does not simply offset the temperature characteristics of the LED element directly with a thermistor or the like to compensate for the temperature, but instead uses the initial temperature voltage at the initial setting. The current temperature voltage value and the control voltage value at the start of lighting are added to the reference voltage value obtained by adding the value and the initial control voltage value corresponding to the initial control voltage level at the time the LED element starts lighting. The control voltage value is corrected so that the added voltage value becomes closer to the added voltage value. Ideally, the control voltage value is corrected so that the added voltage value matches the reference voltage value.

これにより、LED素子の相対光度の温度特性のばらつきによらず、LED素子の点灯開始点の明るさを温度補償して一定に保つことができ、点灯開始点付近の調光カーブの高い再現性の実現を図ることができる。
例えば、点灯開始時の調光信号のレベルに対する照明の明るさが初期設定された後、初期設定時の温度と異なる温度環境下であっても、初期設定した点灯開始時の明るさと実質的に同等の明るさでLED素子を発光させることができる。
その結果、外部からLED駆動回路に入力される調光信号のレベルに対するLED素子の明るさ(相対光度)を表す調光カーブの正確な再現を図ることができる。
As a result, the brightness at the starting point of the LED element can be temperature-compensated and kept constant regardless of variations in the temperature characteristics of the relative luminous intensity of the LED element, and the dimming curve near the starting point can be highly reproducible. It is possible to achieve the following.
For example, after the brightness of the lighting is initially set for the level of the dimming signal at the time of starting lighting, even if the temperature is different from the temperature at the time of initial setting, the brightness will be substantially the same as the initially set brightness at the time of starting lighting. The LED element can be made to emit light with equivalent brightness.
As a result, it is possible to accurately reproduce the dimming curve representing the brightness (relative luminous intensity) of the LED element with respect to the level of the dimming signal inputted to the LED drive circuit from the outside.

本発明によれば、高精度に電流を調整した調光が可能であり、かつ、点灯開始点付近でのLED素子の明るさを温度補償して、点灯開始点付近での調光カーブの高い再現性の実現を図ることができるLED駆動回路、LED照明システム及びLED駆動方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to perform dimming by adjusting the current with high precision, and also to temperature compensate the brightness of the LED element near the lighting start point, so that the dimming curve near the lighting start point is high. It is possible to provide an LED drive circuit, an LED lighting system, and an LED drive method that can achieve reproducibility.

本発明の実施形態に係るLED照明システムのブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an LED lighting system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るLED駆動回路の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an LED drive circuit according to an embodiment of the present invention. (a)は、調光信号レベルに対するPWM信号のデューティー比を説明する模式図であり、(b)は、PWM信号のデューティー比の補正を説明する模式図である。(a) is a schematic diagram illustrating the duty ratio of the PWM signal with respect to the dimming signal level, and (b) is a schematic diagram illustrating correction of the duty ratio of the PWM signal. (a)は、調光信号のレベルとLED素子の明るさとの関係を表す調光カーブの模式図であり、(b)は、(a)に示す破線円Cで囲んだ点灯開始点付近の調光カーブの拡大図を示す。(a) is a schematic diagram of a dimming curve showing the relationship between the level of the dimming signal and the brightness of the LED element, and (b) is a schematic diagram of the lighting control curve near the lighting start point surrounded by the broken line circle C shown in (a). An enlarged view of the dimming curve is shown. (a)は、LED素子の相対光度の温度特性を示すグラフであり、(b)は、NCTサーミスタの抵抗値の温度特性を示すグラフである。(a) is a graph showing the temperature characteristics of the relative luminous intensity of the LED element, and (b) is a graph showing the temperature characteristics of the resistance value of the NCT thermistor. (a)は、LED素子の相対光度の温度特性を示すグラフであり、(b)は、温度出力部の温度電圧値の温度特性を示すグラフである。(a) is a graph showing the temperature characteristics of the relative luminous intensity of the LED element, and (b) is a graph showing the temperature characteristics of the temperature voltage value of the temperature output section.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1に、本発明の第1実施形態に係るLED照明システムのブロック図を示す。同図に示すように、LED照明システムは、LED素子を駆動するLED駆動回路1を備えたLED照明装置2と、操作部(コンソール)3とから構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a block diagram of an LED lighting system according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the LED lighting system includes an LED lighting device 2 including an LED drive circuit 1 that drives an LED element, and an operation section (console) 3.

本実施形態のLED照明装置2は、例えば、スポットライトを構成し、赤、緑、青の三原色をそれぞれ出力する3種類のLED素子(図1では図示せず。)を備えている。赤色LED素子は、例えば570~690nmの波長範囲内にピーク波長を有し、緑色LED素子は、例えば460~620nmの波長範囲内にピーク波長を有し、青色LED素子は、例えば420~530nmの波長範囲内にピーク波長を有する。ここで、LED素子のピーク波長とは、LED素子の発光スペクトルのうち、発光強度が最大となる波長をいう。
3種類のLED素子は、それぞれ別個のLED駆動回路1で駆動されるが、図1では、3つのLED駆動回路1のうち1のブロックだけを代表して示す。
The LED lighting device 2 of this embodiment includes, for example, three types of LED elements (not shown in FIG. 1) that constitute a spotlight and output three primary colors of red, green, and blue, respectively. A red LED element has a peak wavelength within a wavelength range of, for example, 570 to 690 nm, a green LED element has a peak wavelength within a wavelength range of, for example, 460 to 620 nm, and a blue LED element has a peak wavelength within a wavelength range of, for example, 420 to 530 nm. It has a peak wavelength within the wavelength range. Here, the peak wavelength of the LED element refers to the wavelength at which the emission intensity is maximum among the emission spectrum of the LED element.
The three types of LED elements are each driven by separate LED drive circuits 1, but in FIG. 1, only one block among the three LED drive circuits 1 is shown as a representative.

操作部3には、LED素子の出力光の明るさを制御する調光信号のレベルの調整手段が設けられている。この調整手段は、スライドバー、回転摘まみ、又はトグルスイッチ、その他の機構で構成することができる。操作部3からLED照明装置2の各LED駆動回路1に、それぞれ外部信号としてDMX信号のような調光信号が、調整されたレベルで入力される。 The operation unit 3 is provided with a means for adjusting the level of a dimming signal that controls the brightness of the output light of the LED element. This adjustment means can be comprised of a slide bar, rotary knob, toggle switch, or other mechanism. A dimming signal such as a DMX signal is input as an external signal from the operation unit 3 to each LED drive circuit 1 of the LED lighting device 2 at an adjusted level.

図2に、LED駆動回路1の回路図を示す。なお、同図では、LED駆動回路1によって駆動されるLED素子100として、互いに直列に接続された四つのLED素子100模式的に示すが、LED素子100の数はこれに限定されない。 FIG. 2 shows a circuit diagram of the LED drive circuit 1. In addition, in the figure, four LED elements 100 connected in series are schematically shown as the LED elements 100 driven by the LED drive circuit 1, but the number of LED elements 100 is not limited to this.

LED素子100のアノード側には、直流定電圧(DC+)が印加されている。LED駆動回路1は、直流定電圧が印加されたLED素子100を流れる直流駆動電流IFを調光信号により調節することによって、LED素子を調光する。
そのために、LED駆動回路1は、外部から入力される調光信号のレベル(DMX信号のレベル)に対応する制御電圧値を生成する制御電圧生成部10と、制御電圧値に応じて直流駆動電流を制御する電流制御部20とを備えている。
A constant DC voltage (DC+) is applied to the anode side of the LED element 100. The LED drive circuit 1 dims the LED element by adjusting the DC drive current IF flowing through the LED element 100 to which a DC constant voltage is applied, using a dimming signal.
For this purpose, the LED drive circuit 1 includes a control voltage generation section 10 that generates a control voltage value corresponding to the level of a dimming signal (DMX signal level) input from the outside, and a DC drive current that corresponds to the control voltage value. A current control section 20 is provided.

制御電圧生成部10は、電圧波形が矩形状に時間変化するPWM信号を出力するPWM信号出力部11と、PWM信号出力部11から出力されたPWM信号の平均電圧を制御電圧値として出力する第1及び第2平均化部12a及び12bと、外部から入力された調光信号のレベルに対応してPWM信号のデューティー比を制御する演算部13とを備えている。
ここで、図3(a)に、調光信号のレベルに応じたPWM信号のデューティー比を示す。図3(a)に折れ線Iで示すように、PWM信号のデューティー比は、調光信号のレベルに従って増加する。
本実施形態では、第1及び第2平均化部12a及び12bはローパスフィルタで構成され、演算部13はコンピュータ(CPU)130で構成されている。
The control voltage generation section 10 includes a PWM signal output section 11 that outputs a PWM signal whose voltage waveform changes over time in a rectangular shape, and a PWM signal output section 11 that outputs the average voltage of the PWM signal output from the PWM signal output section 11 as a control voltage value. It includes first and second averaging sections 12a and 12b, and an arithmetic section 13 that controls the duty ratio of the PWM signal in accordance with the level of the dimming signal input from the outside.
Here, FIG. 3(a) shows the duty ratio of the PWM signal according to the level of the dimming signal. As shown by the polygonal line I in FIG. 3(a), the duty ratio of the PWM signal increases according to the level of the dimming signal.
In this embodiment, the first and second averaging sections 12a and 12b are configured with low-pass filters, and the calculation section 13 is configured with a computer (CPU) 130.

電流制御部20は、LED素子100と接地電位との間に直列に接続されたトランジスタとしてのNチャネルのMOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)21と演算増幅器(オペアンプ)22とを備える。
MOSFET21は、LED素子100のカソード側に、直接又は間接的に接続された第1端子としてのドレイン端子Dと、電流制御抵抗R13を介して接地電位に直接又は間接的に接続された第2端子としてのソース端子Sと、制御端子としてのゲート端子Gとを備え、ゲート端子Gに印加される電圧に応じてドレイン端子Dとソース端子との間を流れるドレイン-ソース電流である直流駆動電流を制御する。
The current control unit 20 includes an N-channel MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) 21 as a transistor connected in series between the LED element 100 and the ground potential, and an operational amplifier 22. .
The MOSFET 21 has a drain terminal D as a first terminal connected directly or indirectly to the cathode side of the LED element 100, and a second terminal connected directly or indirectly to the ground potential via a current control resistor R13. A source terminal S as a control terminal and a gate terminal G as a control terminal are provided, and a DC drive current, which is a drain-source current, flows between the drain terminal D and the source terminal in accordance with the voltage applied to the gate terminal G. Control.

演算増幅器(オペアンプ)22には、その非反転入力端子221に、制御電圧値が入力され、反転入力端子222に、電流制御抵抗R13とLED駆動回路素子D3との間のノードN1の電圧が、抵抗R14を介して入力され、その出力が抵抗R12を介して、MOSFET21のゲート端子Gに印加される。これにより、ゲート端子Gの電位が、制御電圧値の増減に応じて増減する。 A control voltage value is input to the non-inverting input terminal 221 of the operational amplifier (op-amp) 22, and the voltage of the node N1 between the current control resistor R13 and the LED drive circuit element D3 is input to the inverting input terminal 222. It is inputted via a resistor R14, and its output is applied to the gate terminal G of the MOSFET 21 via a resistor R12. As a result, the potential of the gate terminal G increases or decreases in accordance with the increase or decrease in the control voltage value.

本実施形態のLED駆動回路1では、LED素子100に直流定電圧を印加しておき、LED素子100を流れる直流駆動電流IFの大きさを制御電圧値に応じて制御することによって、LED素子100を調光する。これにより、LED素子100が直接PWM制御されて明滅する場合とは異なり、LED素子100の駆動電流を高精度で調整することによって調光することができる。 In the LED drive circuit 1 of this embodiment, a constant DC voltage is applied to the LED element 100, and the magnitude of the DC drive current IF flowing through the LED element 100 is controlled according to the control voltage value. Dimming. Accordingly, unlike the case where the LED element 100 is directly controlled by PWM and blinks, dimming can be achieved by adjusting the drive current of the LED element 100 with high precision.

図4(a)に、LED駆動回路1に外部から入力されるDMX信号のような調光信号のレベルとLED素子100の明るさとの関係を表す調光カーブを曲線Iで示す。曲線Iで示すように、調光カーブは、調光信号のレベルが所定のレベルに達する点灯開始点L0から、調光信号のレベルが増加するのにつれて、幾何級数的に増加する。 In FIG. 4A, a curve I shows a dimming curve representing the relationship between the level of a dimming signal such as a DMX signal externally input to the LED drive circuit 1 and the brightness of the LED element 100. As shown by curve I, the dimming curve increases geometrically as the level of the dimming signal increases from a lighting start point L0 where the level of the dimming signal reaches a predetermined level.

舞台等の演出においては、スポットライト等によりフェードインする際の点灯開始時の明るさや、フェードアウトする際の消灯直前の明るさが、重要な演出効果を有するため、特に、フェードインの点灯開始点(フェードアウトの消灯点)L0を含む、調光カーブの点灯開始点付近、即ち、LED素子が最小光度で発光する領域において、調光カーブの正確な再現性が要求される。
このため、演出用の照明装置では、制御電圧生成部10の演算部13において、外部から入力された調光信号のレベルに対応するPWM信号のデューティー比を調整して初期設定することによって、調光カーブの点灯開始点の調光信号のレベルに対する照明の明るさが厳密に初期設定される。
In stage performances, the brightness at the start of lighting when fading in with spotlights, etc., and the brightness just before turning off when fading out have important production effects. (Fade-out point) Accurate reproducibility of the dimming curve is required near the lighting start point of the dimming curve, including L0, that is, in the region where the LED element emits light at the minimum luminous intensity.
Therefore, in a lighting device for performance, the calculation unit 13 of the control voltage generation unit 10 adjusts and initializes the duty ratio of the PWM signal corresponding to the level of the dimming signal input from the outside. The brightness of the illumination with respect to the level of the dimming signal at the lighting start point of the light curve is strictly initialized.

ここで、図5(a)にLED素子の相対光度の温度特性を示す。同図の横軸は、LED素子の周囲温度(℃)を示し、縦軸は、LED素子の相対光度を対数表示で示す。なお、同図では、25℃のときの相対光度を1としている。
図5(a)に曲線Iで模式的に示すように、一般に、LED素子の相対光度は負の温度特性を示す。このため、LED素子の温度が低下するほど相対光度が上昇し(明るくなり)、一方、LED素子の温度が上昇するほど相対光度が低下する(暗くなる)。その結果、LED素子を使用した演出用の照明装置においても、LED素子の温度と実質的に等しいLED素子の周囲温度によりLED素子の相対光度(明るさ)が変動する。
その結果、照明装置の使用時の環境温度によって、調光カーブが初期設定されたものからずれてしまうことがある。
Here, FIG. 5(a) shows the temperature characteristics of the relative luminous intensity of the LED element. The horizontal axis of the figure shows the ambient temperature (° C.) of the LED element, and the vertical axis shows the relative luminous intensity of the LED element in logarithmic form. Note that in the figure, the relative luminous intensity at 25° C. is set to 1.
As schematically shown by curve I in FIG. 5(a), the relative luminous intensity of an LED element generally exhibits a negative temperature characteristic. Therefore, as the temperature of the LED element decreases, the relative luminous intensity increases (becomes brighter), and on the other hand, as the temperature of the LED element increases, the relative luminous intensity decreases (darker). As a result, even in a performance lighting device using an LED element, the relative luminous intensity (brightness) of the LED element varies depending on the ambient temperature of the LED element, which is substantially equal to the temperature of the LED element.
As a result, the dimming curve may deviate from the initial setting depending on the environmental temperature when the lighting device is used.

ここで、図4(b)に、図4(a)に示す楕円Cで囲んだ、舞台演出上の特に高い再現性が要求される点灯開始点付近の調光カーブの拡大図を模式的に示す。
例えば、演出照明時のLED素子100の周囲温度T1が初期設定時の周囲温度T0よりも低い場合(T1<T0)には、LED素子100の相対光度が初期設定時よりも上昇し、LED駆動電流が同じ場合、図4(b)に曲線IIで示すように、調光信号のレベルに対するLED素子100の明るさ(相対光度)が、曲線Iで示す初期設定時の調光カーブよりも明るくなる。
反対に、演出照明時のLED素子100の周囲温度T2が初期設定時の周囲温度T0よりも高い場合(T2>T0)には、LED素子100の相対光度が初期設定時よりも低下し、LED駆動電流が同じ場合、図4(b)に曲線IIIに示すように、調光信号のレベルに対するLED素子100の明るさが、曲線Iで示す初期設定時の調光カーブよりも暗くなる。
Here, FIG. 4(b) schematically shows an enlarged view of the dimming curve near the lighting start point, which is surrounded by the ellipse C shown in FIG. 4(a) and requires particularly high reproducibility in stage direction. show.
For example, if the ambient temperature T1 of the LED element 100 during performance lighting is lower than the ambient temperature T0 at the initial setting (T1<T0), the relative luminous intensity of the LED element 100 increases compared to the initial setting, and the LED drive When the current is the same, the brightness (relative brightness) of the LED element 100 with respect to the dimming signal level is brighter than the initial setting dimming curve shown by curve I, as shown by curve II in FIG. 4(b). Become.
On the other hand, if the ambient temperature T2 of the LED element 100 during stage lighting is higher than the ambient temperature T0 at the time of initial setting (T2>T0), the relative luminous intensity of the LED element 100 decreases than at the time of initial setting, and the LED When the drive current is the same, the brightness of the LED element 100 relative to the level of the dimming signal becomes darker than the initial setting dimming curve shown by curve I, as shown by curve III in FIG. 4(b).

特に、フェードインする際の点灯開始時(フェードアウトする際の消灯直前)は、照明が暗いため、明るさの僅かな違いであっても認識されてしまう。その結果、温度変化により、点灯開始時の照明の明るさが初期設定時のものと異なると、演出効果に大きく影響する。
例えば、冬季など、演出照明時の温度の初期設定時の温度よりも低い場合には、LEDの相対光度が上昇する結果、点灯開始時のLED素子の相対光度が、初期設定時のものよりも明るくなってしまう。
また、夏季など、演出照明時の温度が初期設定時の温度よりも高い場合には、相対光度が低下し、DMX信号レベルを点灯開始の初期設定レベルまで上げてもLED素子が点灯しない事態も発生しうる。
In particular, since the illumination is dark at the start of lighting when fading in (immediately before turning off when fading out), even a slight difference in brightness will be recognized. As a result, if the brightness of the lighting at the start of lighting differs from that at the initial setting due to temperature changes, the performance effect will be greatly affected.
For example, in winter, when the temperature during performance lighting is lower than the initial setting temperature, the relative luminous intensity of the LED increases, so that the relative luminous intensity of the LED element at the start of lighting is lower than that at the initial setting. It becomes bright.
In addition, if the temperature during the lighting is higher than the initial setting temperature, such as during summer, the relative luminous intensity will decrease, and the LED elements may not turn on even if the DMX signal level is raised to the initial setting level to start lighting. It can occur.

調光カーブの高い再現性を実現するためには、演出照明時のLED素子100の周囲温度T1が初期設定時の周囲温度T0よりも低い場合(T1<T0)には、DMX信号レベルに対するLED素子の直流駆動電流IFを減少させてLED素子の明るさを低下させることによって、図4(b)に曲線IIで示す調光カーブを補正して、曲線Iで示す初期設定時の調光カーブに近づける必要があり、理想的には一致させることが望まれる。
反対に、演出照明時のLED素子100の周囲温度T2が初期設定時の周囲温度T0よりも高い場合(T2>T0)には、DMX信号レベルに対するLED素子の直流駆動電流IFを増加させてLED素子の明るさを上昇させることによって、図4(b)に曲線IIIで示す調光カーブを補正して、曲線Iで示す初期設定時の調光カーブに近づける必要があり、理想的には一致させることが望まれる。
In order to achieve high reproducibility of the dimming curve, if the ambient temperature T1 of the LED element 100 during performance lighting is lower than the ambient temperature T0 at the time of initial setting (T1<T0), the LED for the DMX signal level must be By reducing the DC drive current IF of the element and lowering the brightness of the LED element, the dimming curve shown by curve II in FIG. 4(b) is corrected, and the dimming curve at the initial setting shown by curve I is obtained. Ideally, it is desirable that they match.
On the other hand, if the ambient temperature T2 of the LED element 100 during performance lighting is higher than the ambient temperature T0 at the time of initial setting (T2>T0), the DC drive current IF of the LED element relative to the DMX signal level is increased and the LED By increasing the brightness of the element, it is necessary to correct the dimming curve shown by curve III in Figure 4(b) to bring it closer to the dimming curve at the initial setting shown by curve I, and ideally it should match It is desirable that the

そこで、本実施形態では、点灯開始領域の調光カーブの正確な再現を実現するにあたって、単にLED素子の温度特性をサーミスタ等で直接相殺して温度補償するのではなく、初期設定時のLED素子100の周囲温度に対応した初期温度電圧値と初期設定されたLED素子100の点灯開始時の調光信号のレベルに対応する初期制御電圧値とを加算した基準電圧値を生成し、この基準電圧値に現在の温度電圧値と点灯開始時の制御電圧値とを加算した加算電圧値が近づくように、制御電圧値を補正する。理想的には、加算電圧値が基準電圧値と一致するように制御電圧値を補正する。 Therefore, in this embodiment, in order to accurately reproduce the dimming curve of the lighting start region, instead of simply offsetting the temperature characteristics of the LED element directly with a thermistor or the like to compensate for the temperature, the LED element at the initial setting is A reference voltage value is generated by adding the initial temperature voltage value corresponding to the ambient temperature of 100 and the initial control voltage value corresponding to the initially set level of the dimming signal when the LED element 100 starts lighting. The control voltage value is corrected so that the added voltage value obtained by adding the current temperature voltage value and the control voltage value at the time of lighting start approaches the value. Ideally, the control voltage value is corrected so that the added voltage value matches the reference voltage value.

そのために、図2に示すように、本実施形態のLED駆動回路1は、LED素子100の相対光度の温度特性と正負が同じ温度特性を有し、LED素子100の周囲温度に対応した温度電圧値を出力する温度出力部30を設け、初期設定時に温度出力部30から温度電圧値として出力された初期温度電圧値と、LED素子100の点灯開始点の調光信号のレベルに対応する制御電圧値として制御電圧生成部10において初期設定された初期制御電圧値とを加算して基準電圧値を生成する第1加算部40を備え、さらに、基準電圧値を格納するための記憶部50を備えている。
なお、本実施形態では、温度出力部30の温度をLED素子100の周囲温度と実質的に等しいものとしている。
For this purpose, as shown in FIG. 2, the LED drive circuit 1 of this embodiment has a temperature characteristic with the same sign and negative as the temperature characteristic of the relative luminous intensity of the LED element 100, and a temperature voltage corresponding to the ambient temperature of the LED element 100. A temperature output section 30 that outputs a value is provided, and a control voltage corresponding to the initial temperature voltage value output as a temperature voltage value from the temperature output section 30 at the time of initial setting and the level of the dimming signal at the lighting start point of the LED element 100. The first adding unit 40 generates a reference voltage value by adding the initial control voltage value initialized in the control voltage generating unit 10 as a value, and further includes a storage unit 50 for storing the reference voltage value. ing.
Note that in this embodiment, the temperature of the temperature output section 30 is substantially equal to the ambient temperature of the LED element 100.

さらに、本実施形態のLED駆動回路1は、初期設定後、次にLED素子を点灯する際に、初期制御電圧値と、温度出力部30から温度電圧値として出力された、現在の記LED素子100の周囲温度に対応した現在温度電圧値とを加算して、加算電圧値を生成する第2加算部60を備え、さらに、記憶部50から読み出された基準電圧値と加算電圧値とを比較する比較部70を備えている。 Further, the LED drive circuit 1 of the present embodiment uses an initial control voltage value and a current value of the LED element outputted as a temperature voltage value from the temperature output section 30 when lighting the LED element after initial setting. The second adding unit 60 generates an added voltage value by adding the current temperature voltage value corresponding to the ambient temperature of 100, and further includes a second adding unit 60 that generates an added voltage value by adding the current temperature voltage value corresponding to the ambient temperature of 100. A comparison section 70 for comparison is provided.

そして、制御電圧生成部10は、比較部70による比較結果に基づいて、加算電圧値が基準電圧値に近づくように、調光信号のレベルに対する制御電圧値を補正する。 Then, the control voltage generation unit 10 corrects the control voltage value with respect to the level of the dimming signal, based on the comparison result by the comparison unit 70, so that the added voltage value approaches the reference voltage value.

(温度出力部)
ここで、LED駆動回路1の温度出力部30を説明する。
図5(b)に、温度出力部30を構成するNCTサーミスタ31の抵抗値の温度特性を曲線IIで模式的に示す。LED素子の相対光度が、図5(a)に曲線Iで示したように、温度変化に対してほぼ一定の傾きを有する負の温度特性を示すのに対して、NCTサーミスタ31の抵抗値は、図5(b)に曲線IIで示すように、温度が低くなるほど指数関数的に増加する負の温度特性を示す。
(Temperature output section)
Here, the temperature output section 30 of the LED drive circuit 1 will be explained.
In FIG. 5(b), the temperature characteristic of the resistance value of the NCT thermistor 31 constituting the temperature output section 30 is schematically shown by a curve II. While the relative luminous intensity of the LED element exhibits a negative temperature characteristic with a nearly constant slope with respect to temperature changes, as shown by curve I in FIG. 5(a), the resistance value of the NCT thermistor 31 is , as shown by curve II in FIG. 5(b), exhibits a negative temperature characteristic that increases exponentially as the temperature decreases.

そこで、本実施形態のLED駆動回路では、図2に示すように、温度出力部30が、定電位(例えば、+5V)である第1電位と、第1電位よりも低い接地電位である第2電位(例えば、接地電位)との間に、第1電位側から順に直列に接続された第1抵抗R11とNCTサーミスタ31とを備え、第1抵抗R11とNCTサーミスタ31との間のノードN2の分電圧を温度電圧値として出力する。これにより、ノードN2の分電圧として、負の温度特性を有する初期温度値が出力される。 Therefore, in the LED drive circuit of this embodiment, as shown in FIG. A first resistor R11 and an NCT thermistor 31 are connected in series from the first potential side to a potential (for example, ground potential), and a node N2 between the first resistor R11 and the NCT thermistor 31 is provided. Outputs the divided voltage as a temperature voltage value. As a result, an initial temperature value having a negative temperature characteristic is output as the divided voltage of the node N2.

さらに、温度出力部30において、第2抵抗R21の抵抗値は、LED素子100の周囲温度が所定温度変化したときに、NCTサーミスタ31の温度特性による温度電圧値の所定温度あたりの変化量が、LED素子100の相対光度を一定に保つのに必要な制御電圧値の所定温度あたりの変化量と実質的に一致するように設定される。
具体的には、図5(b)に曲線IIで示したNCTサーミスタ31の指数関数的に増加する抵抗値の温度特性を、図5(b)に曲線IIIで示すような、温度上昇に対してほぼ一定割合で低下する負の温度特性にするために、NCTサーミスタ31と並列に接続された第2抵抗R21を設けて曲線IIを上下に圧縮する。さらに、本実施形態では、NCTサーミスタ31と第2電位との間に第3抵抗R20を設けて、NCTサーミスタ31の抵抗値の温度変化による温度電圧値の変化幅を更に調整する。
例えば、NCTサーミスタ31の0℃のときの抵抗値と25℃のときの抵抗値との差ΔR1と、25℃のときの抵抗値と50℃のときの抵抗値との差ΔR2とが等しくなるようにすることによって、温度電圧値も温度上昇に対してほぼ一定割合で低下する負の温度特性にすることができる。
Furthermore, in the temperature output section 30, the resistance value of the second resistor R21 is such that when the ambient temperature of the LED element 100 changes by a predetermined temperature, the amount of change in the temperature voltage value per predetermined temperature due to the temperature characteristics of the NCT thermistor 31 is It is set to substantially match the amount of change per predetermined temperature in the control voltage value required to keep the relative luminous intensity of the LED element 100 constant.
Specifically, the temperature characteristics of the resistance value of the NCT thermistor 31, which increases exponentially, as shown by curve II in FIG. 5(b), are compared with the temperature characteristics shown by curve III in FIG. In order to obtain a negative temperature characteristic that decreases at a substantially constant rate, a second resistor R21 connected in parallel with the NCT thermistor 31 is provided to compress the curve II upward and downward. Furthermore, in this embodiment, a third resistor R20 is provided between the NCT thermistor 31 and the second potential to further adjust the range of change in temperature voltage value due to temperature change in the resistance value of the NCT thermistor 31.
For example, the difference ΔR1 between the resistance value of the NCT thermistor 31 at 0°C and the resistance value at 25°C is equal to the difference ΔR2 between the resistance value at 25°C and the resistance value at 50°C. By doing so, it is possible to obtain a negative temperature characteristic in which the temperature voltage value also decreases at a substantially constant rate as the temperature rises.

特に、図6(a)に曲線Iで模式的に示すLED素子100の相対光度の温度特性の傾きが、図6(b)に曲線IIで模式的に示す温度出力部30の温度電圧値(ノードN2の分電圧)の温度特性の傾きと実質的に同じになることが望ましい。
LED素子100の相対光度の温度特性の傾きはLED素子100ごとに異なり、ばらつきがあるが、温度電圧値の温度特性を、LED素子100の温度特性に実質的に合わせて設定することができる。このため、第2抵抗を可変抵抗として、LED素子100の温度特性に実質的に合わせて、現場合わせで調節してもよい。
In particular, the slope of the temperature characteristic of the relative luminous intensity of the LED element 100, schematically shown by curve I in FIG. 6(a), is different from the temperature voltage value ( It is desirable that the gradient be substantially the same as the slope of the temperature characteristic of the voltage (divided voltage at node N2).
Although the slope of the temperature characteristic of the relative luminous intensity of the LED element 100 is different for each LED element 100 and there is variation, the temperature characteristic of the temperature voltage value can be set to substantially match the temperature characteristic of the LED element 100. For this reason, the second resistor may be a variable resistor and adjusted on-site to substantially match the temperature characteristics of the LED element 100.

(初期設定工程)
次に、調光信号のレベルに対応する制御電圧値を初期設定する初期設定工程を説明する。
初期設定時には、制御電圧生成部10において、LED素子100の点灯開始点の調光信号のレベルに対応する制御電圧値として初期制御電圧値V0が初期設定される。
具体的には、LED素子100の点灯開始点の調光信号のレベルのDMX信号を、外部からLED駆動回路1の制御電圧生成部10に入力する。このとき、制御電圧生成部10では、演算部13が、PWM信号出力部11から出力されたPWM信号のデューティー比を、LED素子100の点灯開始点の調光信号のレベルに応じて制御し、第1平均化部12aが、そのデューティー比が制御されたPWM信号の平均電圧を初期制御電圧値V0として出力する
(Initial setting process)
Next, an initial setting process for initially setting the control voltage value corresponding to the level of the dimming signal will be explained.
At the time of initial setting, the initial control voltage value V0 is initially set in the control voltage generating section 10 as the control voltage value corresponding to the level of the dimming signal at the lighting start point of the LED element 100.
Specifically, a DMX signal at the level of the dimming signal at the lighting start point of the LED element 100 is input from the outside to the control voltage generation unit 10 of the LED drive circuit 1 . At this time, in the control voltage generation section 10, the calculation section 13 controls the duty ratio of the PWM signal output from the PWM signal output section 11 according to the level of the dimming signal at the lighting start point of the LED element 100, The first averaging unit 12a outputs the average voltage of the PWM signal whose duty ratio is controlled as an initial control voltage value V0.

このとき、温度出力部30からは、温度電圧値として、初期設定時のLED素子100の周囲温度T0に対応した初期温度電圧値VT0が出力されている。
そして、第1加算部40において、これら初期温度電圧値VT0と初期制御電圧値V0とが加算されて基準電圧値S0(=V0+VT0)が生成される。
例えば、初期制御電圧値V0=0.3V、初期温度電圧値VT0=1.0Vの場合、基準値S0=V0+VT0=0.3+1.0=1.3Vとなる。
図2に示すように、第1加算部40は、OPアンプを非反転加算回路として構成されている。このため、図2中のR7とR8の抵抗値を等しくし、かつ、R9とR10の抵抗値も等しくしている。
なお、図2では、第1及び第2加算部40及び60のOPアンプの正負の電源端子の図示を省略している。
At this time, the temperature output unit 30 outputs, as the temperature voltage value, an initial temperature voltage value VT0 corresponding to the ambient temperature T0 of the LED element 100 at the time of initial setting.
Then, in the first adding section 40, these initial temperature voltage value VT0 and initial control voltage value V0 are added to generate a reference voltage value S0 (=V0+VT0).
For example, when the initial control voltage value V0=0.3V and the initial temperature voltage value VT0=1.0V, the reference value S0=V0+VT0=0.3+1.0=1.3V.
As shown in FIG. 2, the first adder 40 is configured using an OP amplifier as a non-inverting adder circuit. For this reason, the resistance values of R7 and R8 in FIG. 2 are made equal, and the resistance values of R9 and R10 are also made equal.
In addition, in FIG. 2, illustration of the positive and negative power supply terminals of the OP amplifiers of the first and second adders 40 and 60 is omitted.

生成された基準電圧値S0は、記憶部50に格納される。本実施形態では、メモリ取り込みスイッチ51をオンにしたときに、基準電圧値S0が記憶部50に格納される。
なお、記憶部50は、種々の記憶媒体で構成することができ、また、LED駆動回路内に組み込まれてもよいし、LED駆動回路の外部に配置されてもよいし、通信回線で接続されたネットワーク上に設けてもよい。
The generated reference voltage value S0 is stored in the storage unit 50. In this embodiment, when the memory import switch 51 is turned on, the reference voltage value S0 is stored in the storage section 50.
Note that the storage unit 50 can be configured with various storage media, and may be built into the LED drive circuit, placed outside the LED drive circuit, or connected via a communication line. It may also be provided on a separate network.

(温度補償工程)
続いて、初期設定後、次にLED素子100を点灯する際に、調光信号のレベルに対する制御電圧値を現在のLED素子100の周囲温度に応じて補正する温度補償工程を説明する。
本実施形態では、温度補償工程において、まず、LED素子100の点灯開始点の調光信号のレベルのDMX信号をLED駆動回路1の制御電圧生成部10に入力する。このとき、制御電圧生成部10では、演算部13が、PWM信号出力部11から出力されたPWM信号のデューティー比を、LED素子100の点灯開始点の調光信号のレベルに応じて制御する。温度補償工程では、第2平均化部12bが、そのデューティー比が制御されたPWM信号の平均電圧を初期制御電圧値V0として出力する。
(Temperature compensation process)
Next, a temperature compensation process will be described in which the control voltage value for the level of the dimming signal is corrected according to the current ambient temperature of the LED element 100 when the LED element 100 is turned on next time after initial setting.
In this embodiment, in the temperature compensation step, first, a DMX signal at the level of the dimming signal at the lighting start point of the LED element 100 is input to the control voltage generation section 10 of the LED drive circuit 1 . At this time, in the control voltage generation section 10 , the calculation section 13 controls the duty ratio of the PWM signal output from the PWM signal output section 11 according to the level of the dimming signal at the lighting start point of the LED element 100 . In the temperature compensation step, the second averaging section 12b outputs the average voltage of the PWM signal whose duty ratio is controlled as the initial control voltage value V0.

このとき、温度出力部30からは、その時点でのLED素子100の周囲温度に対応した現在温度電圧値VT1が出力されている。
そして、第2加算部60において、初期制御電圧値V0と現在温度電圧値VT1とを加算して、加算電圧値S1(=V0+VT1)が生成される。
図2に示すように、第2加算部60は、OPアンプを含む非反転加算回路として構成されている。このため、図2中のR2とR3の抵抗値を等しくし、かつ、R5とR6の抵抗値も等しくしている。
At this time, the temperature output unit 30 outputs the current temperature voltage value VT1 corresponding to the ambient temperature of the LED element 100 at that time.
Then, in the second adder 60, the initial control voltage value V0 and the current temperature voltage value VT1 are added to generate an added voltage value S1 (=V0+VT1).
As shown in FIG. 2, the second adder 60 is configured as a non-inverting adder circuit including an OP amplifier. For this reason, the resistance values of R2 and R3 in FIG. 2 are made equal, and the resistance values of R5 and R6 are also made equal.

一方、制御電圧生成部10との演算部13によって、記憶部50から基準電圧値S0が読み出されて出力される。
そして、比較部70において、基準電圧値S0と加算電圧値S1とを比較する。図2に示すように、比較部70は、OPアンプを含む比較回路として構成され、加算電圧値S1が基準電圧値S0よりも大きい場合に「H」値を出力し、加算電圧値S1が基準電圧値S0よりも小さい場合に「L」値を出力する。
比較部70の出力は、制御電圧生成部10に入力される。
On the other hand, the reference voltage value S0 is read out from the storage section 50 by the calculation section 13 with the control voltage generation section 10 and output.
Then, the comparison section 70 compares the reference voltage value S0 and the added voltage value S1. As shown in FIG. 2, the comparison unit 70 is configured as a comparison circuit including an OP amplifier, and outputs an "H" value when the addition voltage value S1 is larger than the reference voltage value S0, and the addition voltage value S1 is the reference voltage value S0. When the voltage value is smaller than S0, an "L" value is output.
The output of the comparator 70 is input to the control voltage generator 10.

演出照明時の温度T1が初期設定時の温度T0よりも低い場合(T1<T0)には、加算電圧値S1が基準電圧値S0よりも大きくなり、「H」値が出力される。
例えば、初期設定時に、初期制御電圧値V0=0.3V、初期温度電圧値VT0=1.0、基準値S0=V0+VT0=1.3Vであった場合において、初期設定時よりも温度が低下したときには、温度電圧値が、例えば、初期温度電圧値1.0から現在温度電圧値VT1=1.5Vに上昇する結果、加算電圧値S1=V0+VT1=0.3+1.5=1.8Vとなる。その結果、加算電圧値S1>基準値S0となり、「H」値が出力される。
If the temperature T1 during the performance lighting is lower than the temperature T0 during initial setting (T1<T0), the added voltage value S1 becomes larger than the reference voltage value S0, and an "H" value is output.
For example, in the case where the initial control voltage value V0 = 0.3V, the initial temperature voltage value VT0 = 1.0, and the reference value S0 = V0 + VT0 = 1.3V at the time of initial setting, the temperature is lower than at the time of initial setting. Sometimes, the temperature voltage value increases, for example, from the initial temperature voltage value 1.0 to the current temperature voltage value VT1=1.5V, resulting in an additional voltage value S1=V0+VT1=0.3+1.5=1.8V. As a result, the added voltage value S1>the reference value S0, and an "H" value is output.

反対に、演出照明時の温度T2が初期設定時の温度T0よりも高い場合(T2>T0)には、加算電圧値S1が基準電圧値S0よりも小さくなり、「L」値が出力される。
例えば、初期設定時に、初期制御電圧値V0=0.3V、初期温度電圧値VT0=1.0、基準値S0=V0+VT0=1.3Vであった場合において、初期設定時よりも温度が上昇したときには、温度電圧値が、例えば、初期温度電圧値1.0から現在温度電圧値VT1=0.7Vに下降する結果、加算電圧値S1=V0+VT1=0.3+0.7=1.0Vとなる。その結果、加算電圧値S1<基準値S0となり、「L」値が出力される。
On the other hand, if the temperature T2 during the performance lighting is higher than the temperature T0 at the time of initial setting (T2>T0), the added voltage value S1 becomes smaller than the reference voltage value S0, and the "L" value is output. .
For example, in the case where the initial control voltage value V0 = 0.3V, the initial temperature voltage value VT0 = 1.0, and the reference value S0 = V0 + VT0 = 1.3V at the time of initial setting, the temperature has increased compared to the time of initial setting. Sometimes, the temperature voltage value decreases, for example, from the initial temperature voltage value 1.0 to the current temperature voltage value VT1=0.7V, resulting in the added voltage value S1=V0+VT1=0.3+0.7=1.0V. As a result, the added voltage value S1<the reference value S0, and the "L" value is output.

制御電圧生成部10では、演算部13が基準電圧値S0と加算電圧値S1とを比較して、加算電圧値S1が基準電圧値S0に近づくように、調光信号のレベルに対する制御電圧値を補正する。 In the control voltage generation section 10, the calculation section 13 compares the reference voltage value S0 and the added voltage value S1, and sets the control voltage value for the level of the dimming signal so that the added voltage value S1 approaches the reference voltage value S0. to correct.

例えば、加算電圧値S1が基準電圧値S0よりも小さい場合には、演算部13は、PWM信号のデューティー比を所定の割合で増加させることによって初期制御電圧値V0を補正し、補正した初期制御電圧値V0+を第2加算部60へ出力する。 For example, when the addition voltage value S1 is smaller than the reference voltage value S0, the calculation unit 13 corrects the initial control voltage value V0 by increasing the duty ratio of the PWM signal at a predetermined rate, and corrects the corrected initial control voltage value V0. The voltage value V0+ is output to the second adding section 60.

第2加算部60は、補正した初期制御電圧値V0+と現在温度電圧値VT1とを加算して、補正した加算電圧値S1+を比較部70へ出力する。
比較部70では、補正された加算電圧値S1+と基準電圧値S0とを比較して、比較結果を制御電圧生成部10へフィードバックする。
比較部70から出力されるフィードバック値が「L」値から「H」値に変わるまで、このフィードバック処理が繰り返される。
The second addition section 60 adds the corrected initial control voltage value V0+ and the current temperature voltage value VT1, and outputs the corrected added voltage value S1+ to the comparison section 70.
The comparison section 70 compares the corrected addition voltage value S1+ and the reference voltage value S0, and feeds back the comparison result to the control voltage generation section 10.
This feedback process is repeated until the feedback value output from the comparator 70 changes from the "L" value to the "H" value.

そして、フィードバック値が「L」値から「H」値となったとき、又は、「H」値から「L」値となったときの(初期設定時のデューティー比に対する)補正率でデューティー比を補正したPWM信号を第1平均化部12aへ入力し、第1平均化部12aから温度補償された制御電圧値が電流制御部20へ出力される。 Then, the duty ratio is determined by the correction factor (relative to the initial setting duty ratio) when the feedback value changes from the "L" value to the "H" value, or when the feedback value changes from the "H" value to the "L" value. The corrected PWM signal is input to the first averaging section 12a, and a temperature-compensated control voltage value is output from the first averaging section 12a to the current control section 20.

反対に、加算電圧値S1が基準電圧値S0よりも大きい場合には、演算部13は、PWM信号のデューティー比を所定の割合で減少させることによって初期制御電圧値V0を補正し、補正した初期制御電圧値V0-を第2加算部60へ出力する。 On the other hand, when the addition voltage value S1 is larger than the reference voltage value S0, the calculation unit 13 corrects the initial control voltage value V0 by decreasing the duty ratio of the PWM signal at a predetermined rate, and The control voltage value V0- is output to the second adding section 60.

第2加算部60は、補正した初期制御電圧値V0-と現在温度電圧値VT1とを加算して、補正した加算電圧値S1+を比較部70へ出力する。
比較部70では、補正された加算電圧値S1-と基準電圧値S0とを比較して、比較結果を制御電圧生成部10へフィードバックする。
比較部70から出力されるフィードバック値が「H」値から「L」値に変わるまで、このフィードバック処理が繰り返される。
The second adder 60 adds the corrected initial control voltage value V0− and the current temperature voltage value VT1, and outputs the corrected added voltage value S1+ to the comparator 70.
The comparator 70 compares the corrected addition voltage value S1− with the reference voltage value S0, and feeds back the comparison result to the control voltage generator 10.
This feedback process is repeated until the feedback value output from the comparator 70 changes from the "H" value to the "L" value.

そして、フィードバック値が「L」値から「H」値となったとき、又は、「H」値から「L」値となったときの(初期設定時のデューティー比に対する)補正率でデューティー比を補正したPWM信号を第1平均化部12aへ入力し、第1平均化部12aから温度補償された制御電圧値が電流制御部20へ出力される。 Then, the duty ratio is determined by the correction factor (relative to the initial setting duty ratio) when the feedback value changes from the "L" value to the "H" value, or when the feedback value changes from the "H" value to the "L" value. The corrected PWM signal is input to the first averaging section 12a, and a temperature-compensated control voltage value is output from the first averaging section 12a to the current control section 20.

図3(b)に、図3(a)に示した調光信号のレベルに応じたPWM信号の一つのパルスを示す。図3(b)中、初期設定されたデューティー比のパルスを実線Iで示し、フィードバック値が「L」値から「H」値となったときの補正率でデューティー比を補正したパルスを破線IIで示し、フィードバック値が「H」値から「L」値となったときの補正率でデューティー比を補正したパルスを破線IIIで示す。
フィードバック値が「L」値から「H」値となったときの補正率は、図3(b)に示す初期設定されたデューティー比d1に対する補正されたデューティー比d2、即ち、d2/d1として表される。
反対に、フィードバック値が「H」値から「L」値となったときの補正率は、図3(b)に示す初期設定されたデューティー比d1に対する補正されたデューティー比d3、即ち、d3/d1として表される。
なお、フィードバック値が「L」値から「H」値となったときの補正率d2/d1、又は、フィードバック値が「H」値から「L」値となったときの補正率d3/d1で、調光カーブの一部分、例えば、デューティー比の小さい点灯開始領域でのみデューティー比を補正してもよいし、その補正率で調光カーブ全体を補正してもよい。
FIG. 3(b) shows one pulse of the PWM signal corresponding to the level of the dimming signal shown in FIG. 3(a). In FIG. 3(b), the pulse with the initially set duty ratio is shown by the solid line I, and the pulse whose duty ratio is corrected by the correction factor when the feedback value changes from the "L" value to the "H" value is shown by the broken line II. The pulse whose duty ratio is corrected by the correction factor when the feedback value changes from the "H" value to the "L" value is shown by a broken line III.
The correction factor when the feedback value changes from the "L" value to the "H" value is expressed as the corrected duty ratio d2 for the initially set duty ratio d1 shown in FIG. 3(b), that is, d2/d1. be done.
On the other hand, when the feedback value changes from the "H" value to the "L" value, the correction factor is the corrected duty ratio d3 for the initially set duty ratio d1 shown in FIG. 3(b), that is, d3/ Represented as d1.
In addition, the correction factor d2/d1 when the feedback value changes from the "L" value to the "H" value, or the correction factor d3/d1 when the feedback value changes from the "H" value to the "L" value. The duty ratio may be corrected only in a part of the dimming curve, for example, a lighting start region where the duty ratio is small, or the entire dimming curve may be corrected using the correction factor.

これにより、調光カーブの高い再現性を実現するために、演出照明時の温度T1が初期設定時の温度T0よりも低い場合(T1<T0)には、DMX信号レベルに対するLED素子100の直流駆動電流IFを減少させてLED素子100の明るさを低下させることによって、図4(b)に曲線IIで示した調光カーブを補正して、曲線Iで示す初期設定時の調光カーブに近づけることができ、理想的には一致させることができる。 As a result, in order to achieve high reproducibility of the dimming curve, when the temperature T1 during performance lighting is lower than the temperature T0 at the initial setting (T1<T0), the direct current of the LED element 100 relative to the DMX signal level is By reducing the drive current IF and lowering the brightness of the LED element 100, the dimming curve shown by curve II in FIG. 4(b) is corrected to the dimming curve at the initial setting shown by curve I. They can be brought close and ideally matched.

反対に、演出照明時の温度T2が初期設定時の温度T0よりも高い場合(T2>T0)には、DMX信号レベルに対するLED素子100の直流駆動電流IFを増加させてLED素子100の明るさを上昇させることによって、図4(b)に曲線IIIで示した調光カーブを補正して、曲線Iで示す初期設定時の調光カーブに近づけることができ、理想的には一致させることができる。 On the other hand, if the temperature T2 during performance lighting is higher than the temperature T0 at the time of initial setting (T2>T0), the brightness of the LED element 100 is increased by increasing the DC drive current IF of the LED element 100 with respect to the DMX signal level. By increasing , it is possible to correct the dimming curve shown by curve III in FIG. can.

本実施形態では、上述したように、温度出力部30において、第2抵抗R21の抵抗値は、LED素子100の周囲温度が所定温度変化したときに、NCTサーミスタ31の温度特性による温度電圧値の所定温度あたりの変化量が、LED素子100の相対光度を一定に保つのに必要な制御電圧値の所定温度あたりの変化量と実質的に一致するように設定されている。このため、加算電圧値S1を基準値S0に実質的に一致するように制御電圧生成部10の制御電圧値を補正することによって、LED素子100の相対光度が実質的に一定に保たれる。 In this embodiment, as described above, in the temperature output unit 30, the resistance value of the second resistor R21 is determined by the temperature voltage value due to the temperature characteristics of the NCT thermistor 31 when the ambient temperature of the LED element 100 changes by a predetermined temperature. The amount of change per predetermined temperature is set to substantially match the amount of change per predetermined temperature in the control voltage value required to keep the relative luminous intensity of the LED element 100 constant. Therefore, by correcting the control voltage value of the control voltage generation unit 10 so that the added voltage value S1 substantially matches the reference value S0, the relative luminous intensity of the LED element 100 is kept substantially constant.

したがって、LED素子100の相対光度の温度特性のばらつきによらず、LED素子100の点灯開始点の明るさを温度補償して実質的に一定に保つことができ、点灯開始点付近の調光カーブの高い再現性の実現を図ることができる。 Therefore, regardless of variations in the temperature characteristics of the relative luminous intensity of the LED element 100, the brightness at the lighting start point of the LED element 100 can be kept substantially constant by temperature compensation, and the dimming curve near the lighting start point can be adjusted. It is possible to achieve high reproducibility.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は種々の変更及び変形を行うことができる。
上述した実施形態では、三原色の各色をそれぞれ出力する3種類のLED素子を、本発明のLED駆動回路で駆動する例を説明したが、本発明のLED照明システム及びLED照明装置では、全てのLED素子を本発明のLED駆動回路で駆動する必要はなく、例えば、1種類のLED素子だけを本発明のLED駆動回路で駆動するように構成してもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways.
In the embodiment described above, an example was explained in which three types of LED elements that output each of the three primary colors are driven by the LED drive circuit of the present invention, but in the LED lighting system and LED lighting device of the present invention, all LED elements It is not necessary to drive the elements with the LED drive circuit of the present invention, and for example, only one type of LED element may be configured to be driven with the LED drive circuit of the present invention.

また、電流制御部20は、LED素子100と接地電位との間に直列に接続されたトランジスタとしてNチャネルのMOSFETを設けた例を説明したが、トランジスタの種類はこれに限定されず、例えば、PチャネルMOSFETでもよいし、接合型FETでもよいし、バイポーラトランジスタでもよい。 Further, although an example has been described in which the current control unit 20 is provided with an N-channel MOSFET as a transistor connected in series between the LED element 100 and the ground potential, the type of transistor is not limited to this, and for example, It may be a P-channel MOSFET, a junction FET, or a bipolar transistor.

また、上述した実施形態では、三原色の各色をそれぞれ出力する3種類のLED素子だけを設けた例を説明したが、本発明のLED照明装置及びLED照明システムでは、4種類以上のLED素子を設けてもよい。例えば、三原色の3種類のLED素子に加えて、白色光を出力するLED素子を設けてもよい。 Further, in the above embodiment, an example was explained in which only three types of LED elements that output each of the three primary colors were provided, but in the LED lighting device and LED lighting system of the present invention, four or more types of LED elements are provided. You can. For example, in addition to the three types of LED elements of the three primary colors, an LED element that outputs white light may be provided.

また、上述した実施形態では、制御電圧生成部に第1平均化部と第2平均化部を設けた例を説明したが、本発明のLED駆動回路では、第1平均化部と第2平均化部を兼ねた一つの平均化部を設けてもよい。 Further, in the embodiment described above, an example was explained in which the control voltage generation section was provided with the first averaging section and the second averaging section, but in the LED drive circuit of the present invention, the first averaging section and the second averaging section are provided. One averaging section that also serves as an averaging section may be provided.

本発明は、種々のLED素子の駆動回路、LED照明装置及びLED照明システムに適用することができ、特に、スタジオ又は舞台で使用される演出用の照明装置及び照明システムに適用して好適である。 The present invention can be applied to various LED element drive circuits, LED lighting devices, and LED lighting systems, and is particularly suitable for application to production lighting devices and lighting systems used in studios or stages. .

1 LED駆動回路
2 LED照明装置
3 操作部
10 制御電圧生成部
11 PWM信号出力部
12a 第1平均化部
12b 第2平均化部
13 演算部
20 電流制御部
21 MOSFET
22 増幅器(オペアンプ)
30 温度出力部
31 NCTサーミスタ
40 第1加算部
50 記憶部
60 第2加算部
70 比較部
100 LED素子
221 非反転入力端子
222 反転入力端子
D ドレイン端子
G ゲート端子
S ソース端子
1 LED drive circuit 2 LED lighting device 3 Operation section 10 Control voltage generation section 11 PWM signal output section 12a First averaging section 12b Second averaging section 13 Arithmetic section 20 Current control section 21 MOSFET
22 Amplifier (operational amplifier)
30 Temperature output section 31 NCT thermistor 40 First addition section 50 Storage section 60 Second addition section 70 Comparison section 100 LED element 221 Non-inverting input terminal 222 Inverting input terminal D Drain terminal G Gate terminal S Source terminal

Claims (7)

直流定電圧が印加されたLED素子を流れる直流駆動電流を調節することによって、前記LED素子を調光するLED駆動回路であって、
外部から入力される調光信号のレベルに対応する制御電圧値を生成する制御電圧生成部と、
前記制御電圧値に応じて前記直流駆動電流を制御する電流制御部と、
前記LED素子の相対光度の温度特性と正負が同じ温度特性を有し、前記LED素子の周囲温度に対応した温度電圧値を出力する温度出力部と、
前記LED素子の点灯開始点の調光信号のレベルに対応する前記制御電圧値として前記制御電圧生成部において初期設定された初期制御電圧値と、初期設定時に前記温度出力部から前記温度電圧値として出力された初期温度電圧値とを加算して、基準電圧値を生成する第1加算部と
期設定後、次に前記LED素子を点灯する際に、前記初期制御電圧値と、前記温度出力部から前記温度電圧値として出力された、現在の前記LED素子の周囲温度に対応した現在温度電圧値とを加算して、加算電圧値を生成する第2加算部と
記基準電圧値と前記加算電圧値とを比較する比較部と、を備え、
前記制御電圧生成部は、前記比較部による比較結果に基づいて、前記加算電圧値が前記基準電圧値に近づくように、前初期制御電圧値を補正して補正制御電圧値を生成し、
前記第2加算部は、前記補正制御電圧値と前記現在温度電圧値とを加算して、補正加算 電圧値を生成し、
前記比較部は、前記基準電圧値と前記補正加算電圧値とを比較し、
前記補正加算電圧値が前記基準電圧値に近づくまで、前記制御電圧生成部が前記補正制 御電圧値を生成し、前記第2加算部が前記補正加算電圧値を生成し、前記比較部が前記基 準電圧値と前記補正加算電圧値とを比較することを繰り返す
ことを特徴とする、LED駆動回路。
An LED drive circuit that dims an LED element by adjusting a DC drive current flowing through the LED element to which a constant DC voltage is applied,
a control voltage generation unit that generates a control voltage value corresponding to the level of a dimming signal input from the outside;
a current control unit that controls the DC drive current according to the control voltage value;
a temperature output unit having a temperature characteristic having the same positive and negative polarity as the temperature characteristic of the relative luminous intensity of the LED element, and outputting a temperature voltage value corresponding to the ambient temperature of the LED element;
an initial control voltage value initially set in the control voltage generating section as the control voltage value corresponding to the level of the dimming signal at the lighting start point of the LED element; and an initial control voltage value that is initially set in the control voltage generation section as the temperature voltage value from the temperature output section at the time of initial setting. a first addition unit that generates a reference voltage value by adding the outputted initial temperature voltage value ;
After the initial setting, when the LED element is turned on next time, the initial control voltage value and the current temperature corresponding to the current ambient temperature of the LED element, which is output as the temperature voltage value from the temperature output section. a second adding unit that adds the voltage values to generate an added voltage value ;
a comparison unit that compares the reference voltage value and the addition voltage value,
The control voltage generation unit generates a corrected control voltage value by correcting the initial control voltage value based on the comparison result by the comparison unit so that the added voltage value approaches the reference voltage value,
The second addition unit adds the corrected control voltage value and the current temperature voltage value to generate a corrected addition voltage value,
The comparison unit compares the reference voltage value and the corrected addition voltage value,
The control voltage generation section generates the correction control voltage value until the correction addition voltage value approaches the reference voltage value, the second addition section generates the correction addition voltage value, and the comparison section generates the correction addition voltage value until the correction addition voltage value approaches the reference voltage value. Repeating the comparison between the reference voltage value and the corrected addition voltage value
An LED drive circuit characterized by:
前記制御電圧生成部は、
電圧波形が矩形状に時間変化するPWM信号を出力するPWM信号出力部と、
前記PWM信号出力部から出力された前記PWM信号の平均電圧を前記制御電圧値として出力する平均化部と、
前記調光信号のレベルに対応して前記PWM信号のデューティー比を制御する演算部と、を備え、
前記演算部は、前記加算電圧値が前記基準電圧値に近づくように、前記PWM信号のデューティー比を補正する
ことを特徴とする、請求項1記載のLED駆動回路。
The control voltage generation section includes:
a PWM signal output section that outputs a PWM signal whose voltage waveform changes over time in a rectangular shape;
an averaging unit that outputs an average voltage of the PWM signal output from the PWM signal output unit as the control voltage value;
an arithmetic unit that controls the duty ratio of the PWM signal in accordance with the level of the dimming signal;
The LED drive circuit according to claim 1, wherein the arithmetic unit corrects the duty ratio of the PWM signal so that the added voltage value approaches the reference voltage value.
前記電流制御部は、前記LED素子と接地電位との間に直列に接続されたトランジスタを備え、
前記トランジスタは、
前記LED素子に接続された第1端子と、
前記接地電位に接続された第2端子と、
制御端子と、を備え、
前記制御端子に印加される電圧に応じて前記第1端子と前記第2端子との間を流れる前記直流駆動電流を制御し、
前記制御端子の電位が、前記制御電圧値の増減に応じて増減する
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のLED駆動回路。
The current control unit includes a transistor connected in series between the LED element and a ground potential,
The transistor is
a first terminal connected to the LED element;
a second terminal connected to the ground potential;
comprising a control terminal,
controlling the DC drive current flowing between the first terminal and the second terminal according to the voltage applied to the control terminal;
3. The LED drive circuit according to claim 1, wherein the potential of the control terminal increases or decreases in accordance with an increase or decrease in the control voltage value.
前記温度出力部は、第1電位と前記第1電位よりも低い第2電位との間に、前記第1電位の側から順に直列に接続された第1抵抗とNCTサーミスタとを備え、
前記NCTサーミスタと前記第1抵抗との間のノードの分電圧を前記温度電圧値として出力する
ことを特徴とする、請求項1~3のいずれかに記載のLED駆動回路。
The temperature output section includes a first resistor and an NCT thermistor connected in series from the first potential side between a first potential and a second potential lower than the first potential,
4. The LED drive circuit according to claim 1, wherein a divided voltage at a node between the NCT thermistor and the first resistor is output as the temperature voltage value.
前記温度出力部は、前記NCTサーミスタと並列に接続された第2抵抗を更に備え、
前記第2抵抗の抵抗値は、前記LED素子の周囲温度が所定温度だけ変化したときに、前記NCTサーミスタの温度特性による前記温度電圧値の前記所定温度あたりの変化量が、前記LED素子の相対光度を一定に保つのに必要な制御電圧値の前記所定温度あたりの変化量と実質的に一致するように設定される
ことを特徴とする、請求項4記載のLED駆動回路。
The temperature output section further includes a second resistor connected in parallel with the NCT thermistor,
The resistance value of the second resistor is such that when the ambient temperature of the LED element changes by a predetermined temperature, the amount of change in the temperature voltage value per the predetermined temperature due to the temperature characteristics of the NCT thermistor is the relative value of the LED element. 5. The LED drive circuit according to claim 4, wherein the LED drive circuit is set to substantially match the amount of change per predetermined temperature in the control voltage value required to keep the luminous intensity constant.
請求項1~5のいずれか一項に記載のLED駆動回路と前記LED駆動回路によって駆動される前記LED素子とを備えたLED照明装置と、
前記LED照明装置に、前記調光信号を入力する操作部と
を備えたことを特徴とするLED照明システム。
An LED lighting device comprising the LED drive circuit according to any one of claims 1 to 5 and the LED element driven by the LED drive circuit;
An LED lighting system characterized in that the LED lighting device includes an operation section for inputting the dimming signal.
調光信号のレベルに対応する制御電圧値を生成し、直流定電圧が印加されたLED素子を流れる直流駆動電流を前記制御電圧値に応じて制御することによって、前記LED素子を調光するLED駆動方法であって、
前記調光信号のレベルに対応する前記制御電圧値を初期設定する初期設定工程と、
初期設定後、次に前記LED素子を点灯する際に、前記調光信号のレベルに対する前記制御電圧値を現在の前記LED素子の周囲温度に応じて補正する温度補償工程と、を有し、
前記初期設定工程は、
前記LED素子の点灯開始時の調光信号のレベルに対応する初期制御電圧値を設定する工程と、
前記初期制御電圧値と、前記LED素子の相対光度の温度特性と正負が同じ温度特性を有する温度出力部から出力された、初期設定時の前記LED素子の周囲温度に対応した初期温度電圧値とを加算して、基準電圧値を生成する工程と
有し、
前記温度補償工程は、
(a)前記初期制御電圧値と、前記温度出力部から出力された、前記LED素子の周囲温度に対応した現在温度電圧値とを加算して、加算電圧値を生成する工程と、
(b)前記基準電圧値と前記加算電圧値とを比較する工程と、
(c)前記加算電圧値が前記基準電圧値に近づくように、前初期制御電圧値を補正 て補正制御電圧値を生成する工程と、
(d)前記補正制御電圧値と前記現在温度電圧値とを加算して、補正加算電圧値を生成す る工程と、
(e)前記基準電圧値と前記補正加算電圧値とを比較する工程と、
(f)前記補正加算電圧値が前記基準電圧値に近づくまで、前記(c)~(e)の工程 を繰り返す工程と、
を有することを特徴とする、LED駆動方法。
An LED that dims the LED element by generating a control voltage value corresponding to the level of a dimming signal and controlling a DC drive current flowing through the LED element to which a DC constant voltage is applied according to the control voltage value. A driving method,
an initial setting step of initially setting the control voltage value corresponding to the level of the dimming signal;
After the initial setting, when the LED element is next turned on, the control voltage value for the level of the dimming signal is corrected according to the current ambient temperature of the LED element;
The initial setting step includes:
setting an initial control voltage value corresponding to a level of a dimming signal when the LED element starts lighting;
The initial control voltage value and an initial temperature voltage value corresponding to the ambient temperature of the LED element at the time of initial setting, which is output from a temperature output unit having temperature characteristics with the same positive and negative values as the temperature characteristics of the relative luminous intensity of the LED element. a step of generating a reference voltage value by adding the
has
The temperature compensation step includes:
(a) adding the initial control voltage value and the current temperature voltage value output from the temperature output unit and corresponding to the ambient temperature of the LED element to generate an added voltage value;
(b) comparing the reference voltage value and the added voltage value ;
(c) correcting the initial control voltage value to generate a corrected control voltage value so that the added voltage value approaches the reference voltage value ;
(d) adding the corrected control voltage value and the current temperature voltage value to generate a corrected additional voltage value ;
(e) comparing the reference voltage value and the corrected additional voltage value;
(f) repeating the steps (c) to (e) until the corrected addition voltage value approaches the reference voltage value ;
An LED driving method, comprising:
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